Science & Technique (E-Journal) / НАУКА и ТЕХНИКА
Not a member yet
2025 research outputs found
Sort by
Влияние рекламных баннеров и логотипов команд на температурный режим льда крытых ледовых катков, встраиваемых в ледовую пластину
Get PDFArtificial indoor ice rinks are complex and expensive engineering structures that are widely used for hosting various public and sports events, such as ice shows, hockey, figure skating, speed skating, etc. The presence of large audiences at all these events contributes to the widespread dissemination of information through various forms of advertising. As experience has shown, this primarily involves various banners and team logos placed within the ice surface. The latter obviously affects the temperature regime of the ice covering, as banners alter the heat transfer resistance of the ice layer. Furthermore, strict requirements for temperature field parameters on the ice surface are established for each type of event (by international federations of ice hockey, figure skating, speed skating, including international rules). To study the impact of advertising banners on the temperature regime of the ice surface, both natural experiments on a standard-size ice rink in a multifunctional sports arena for 15,000 spectators and numerical solutions of the heat conduction differential equation for ice with advertising banners were conducted. The research confirms that advertising banners on ice rinks have a significant impact on the temperature regime of the ice, which in turn affects the quality of the ice and the conditions for holding sports competitions. Adhering to recommendations regarding the choice of banner materials and colors, as well as effective management of the cooling system, can help minimize the negative consequences of banners on ice quality.Искусственные крытые ледовые площадки – сложные и дорогостоящие инженерные сооружения, которые широко используются для проведения различных спортивно-массовых и спортивных мероприятий, таких как ледовое шоу, хоккей, фигурное катание, конькобежный спорт и др. Присутствие на всех перечисленных мероприятиях большого количества зрителей способствует широкому распространению информации с помощью рекламы различных форм представления. Как показал опыт, прежде всего, это различные баннеры и логотипы команд, размещаемые в массиве ледовой пластины. Последнее, очевидно, влияет на температурный режим ледового покрытия, поскольку баннеры изменяют сопротивление теплопередаче слоя льда. Вместе с тем применительно к конкретному виду мероприятий устанавливаются (международными федерациями хоккея на льду, фигурного катания, конькобежного спорта, в том числе и международными правилами) жесткие требования к параметрам температурного поля поверхности ледовой пластины. Для изучения влияния рекламных баннеров на температурный режим поверхности льда проведены натурные эксперименты на ледовой площадке стандартного размера многофункциональной спортивной арены на 15000 зрителей и численное решение дифференциального уравнения теплопроводности для льда с рекламными баннерами. Проведенное исследование подтверждает, что рекламные баннеры на ледовых площадках оказывают существенное влияние на температурный режим льда, что влияет на качество льда и условия проведения спортивных соревнований. Соблюдение рекомендаций по выбору материалов и цветов баннеров, а также эффективное управление системой охлаждения помогут минимизировать негативные последствия баннеров на качество льда
Акустическая методика регистрации начальной скорости деформирования при высокоскоростной штамповке стержневых изделий
Get PDFAn acoustic methodology has been developed and expression have been obtained for determining the initial deformation rate v0 during high-speed forging of rod products. The most rational layout of the recording device relative tothe installation elements has been established while using the obtained expressions. The essence of the developed technique lies in recording, using a recording device, sound waves generated during the departure of the impactor from the shaft of the installation and its further collision with the shaping punch, followed by finding the time ∆t during which the impactor travels the distance L between two known points of its trajectory. In turn, the value ∆t is defined as the difference between the recording time of the sound wave generated by the departure of the impactor from the shaft of the installation, and the recording time of the sound wave generated by the collision of the impactor with the shaping punch. The initial deformation rate, registered using the developed technique during the implementation of the process of high-speed forging of rod products, was v0 = 115.46 m/s.Разработана акустическая методика и получены выражения для определения начальной скорости деформирования v0 при высокоскоростной штамповке стержневых изделий, позволяющие найти наиболее рациональную схему расположения записывающего устройства относительно элементов установки. Сущность разработанной методики заключается в регистрации с помощью записывающего устройства звуковых волн, образующихся в процессе вылета ударника из ствола установки и его дальнейшего соударения с формообразующим пуансоном с последующим нахождением времени ∆t, за которое ударник проходит расстояние между двумя известными точками своей траектории. В свою очередь, величина ∆t определяется как разность между временем регистрации звуковой волны, образовавшейся от вылета ударника из ствола установки, и временем регистрации звуковой волны, образовавшейся от соударения ударника с формообразующим пуансоном. Начальная скорость деформирования, зарегистрированная с помощью разработанной методики в ходе реализации процесса высокоскоростной штамповки стержневых изделий, составила v0 = 115,46 м/с
Экспериментальное исследование вибраций винтомоторной группы агродрона
Get PDFThe problem of experimental research of the parameters of the propeller-motor group of an unmanned aerial vehicle (agrodrone) is considered. An analysis of the work performed by agrodrones in agriculture, as well as popular serial models of agrodrones produced by well-known global companies, including in the Republic of Belarus, has been carried out. A description of the design of the experimental stand, specially designed for testing the operation of the agrodrone power plant under conditions as close as possible to the real operating conditions in which the agrodrone has to operate, is given. The main structural elements of the test bench and measuring instruments that are used to conduct experimental studies of the operation of the propeller and its electric drive are described. The results of the research are presented in the form of quantitative values of the vibration parameters of the propeller-motor group of the agrodrone at given values of the input parameters of the electric drive control system, taking into account the influence of external factors. It is shown that the values of the parameters characterizing the vibrations of the propeller-motor group of the agrodrone can be different depending on the operating modes of the engines and changes in external conditions. Based on the results obtained, it was concluded that when formulating the mathematical formulation of the modeling problem, it is necessary to take into account the influence of random factors on the control system of the agrodrone, including vibrations caused by the operation of the agrodrone engines.Рассматривается задача экспериментального исследования параметров винтомоторной группы беспилотного летательного аппарата (агродрона). Проведен анализ работ, выполняемых агродронами в сельском хозяйстве, а также популярных серийных образцов агродронов, выпускаемых известными мировыми компаниями, в том числе и в Республике Беларусь. Приведено описание устройства экспериментального стенда, специально разработанного для проведения испытаний работы силовой установки агродрона в условиях, максимально приближенных к реальным условиям эксплуатации, в которых приходится функционировать агродрону. Описаны основные конструктивные элементы испытательного стенда и измерительные приборы, которые используются для проведения экспериментальных исследований работы воздушного винта и его электропривода. Приводятся результаты проведенных исследований в виде количественных значений параметров вибраций винтомоторной группы агродрона при заданных значениях входных параметров системы управления электроприводом с учетом влияния внешних факторов. Показано, что величины параметров, характеризующих вибрации винтомоторной группы агродрона, могут быть различными в зависимости от режимов работы двигателей и изменения внешних условий. На основании полученных результатов сделан вывод о том, что при формулировании математической постановки задачи моделирования необходимо учитывать влияние на систему управления агродрона случайных факторов, в том числе и вибраций, обусловленных работой его двигателей.
Структура и свойства черных керамических МДО-покрытий на алюминиевых сплавах
Get PDFThe existing processes for obtaining black wear-resistant coatings include chemical methods, anodic oxidation followed by painting in aniline dyes, electrochemical deposition, vacuum plasma treatment, microarc oxidation (MAO). Of great interest for the formation of light-absorbing coatings is the MAO method, which is characterized as a reliable and environmentally friendly process, which provides the formation of a hard ceramic-like oxide layer with high corrosion resistance аnd good adhesion to the substrate. Therefore, the development of methods for obtaining high-quality black MAO coatings with both high optical and mechanical characteristics is currently an urgent task. The paper presents the results of a study of the structure and properties of black ceramic coatings on aluminum alloy AMg2 obtained by microarc oxidation using silicate-alkaline and silicate-phosphate electrolytes containing potassium ferrocyanide and sodium tungstate as coloring components. Sodium tungsten acid and potassium ferrocyanide with a concentration of 0.5 to 2.0 g/l were added to the electrolytes as additional components that ensured the coloring of the coatings. It has been established that the most saturated black coatings in a silicate-alkaline electrolyte are formed with the addition of 1.5–2.0 g/l of sodium tungstate, and in a silicate-phosphate electrolyte with the addition of 1.5 g/l of potassium ferrocyanide. The use of an electrolyte containing sodium tungstate makes it possible to form coatings with a lower microroughness height (Ra 0.97–1.11 µm) compared to coatings obtained in an electrolyte containing potassium ferrocyanide (Ra up to 4.20 µm). The maximum wear resistance of the resulting coatings (wear rate (0.38–0.59) × 10–4 mm3/(m×N)) is achieved by treatment in the studied electrolytes with a duration of 10 min. In this case, the thickness of the coatings is 21–31 µm. A further increase in the duration of processing does not have a significant effect on the wear rate.Существующие процессы получения черных износостойких покрытий включают химические методы, анодное оксидирование с последующим окрашиванием в анилиновых красителях, электрохимическое осаждение, вакуумно-плазменную обработку, микродуговое оксидирование (МДО). Большой интерес для формирования светопоглощающих покрытий вызывает метод МДО, характеризующийся как надежный и экологически безопасный процесс, обеспечивающий формирование твердого керамикоподобного оксидного слоя с высокой коррозионной стойкостью и хорошей адгезией к основе. Поэтому разработка методов получения качественных черных МДО-покрытий, обладающих высокими оптическими и механическими характеристиками, является в настоящее время актуальной задачей. В статье приведены результаты исследования структуры и свойств черных керамических покрытий на алюминиевом сплаве АМг2, полученных методом микродугового оксидирования с применением силикатно-щелочного и силикатно-фосфатного электролитов, содержащих в качестве окрашивающих компонентов ферроцианид калия и вольфрамат натрия. В качестве дополнительных элементов, обеспечивающих окрашивание покрытий, в электролиты добавляли вольфрамовокислый натрий и ферроцианид калия концентрацией от 0,5 до 2,0 г/л. Установлено, что наиболее насыщенные черные покрытия в силикатно-щелочном электролите формируются при добавлении 1,5–2,0 г/л вольфрамата натрия, а в силикатно-фосфатном электролите при добавлении 1,5 г/л ферроцианида калия. Применение электролита, содержащего вольфрамат натрия, позволяет сформировать покрытия с меньшей высотой микронеровностей (Ra = 0,97–1,11 мкм) по сравнению с покрытиями, полученными в электролите, содержащем ферроцианид калия (Ra до 4,20 мкм). Максимальная износостойкость полученных покрытий (скорость износа (0,38–0,59) × 10–4 мм3/(м×Н)) достигается при обработке в исследованных электролитах продолжительностью 10 мин. При этом толщина покрытий составляет 21–31 мкм. Дальнейшее увеличение продолжительности обработки не оказывает существенного влияния на скорость износа
Форсированное управление квадрокоптером
Get PDFThe problem of analytical synthesis of the control acceleration of an unmanned aerial vehicle (UAV) of a multirotor type is being solved in relation to a light quadrocopter with a high flight duration. The optimal control is analytically determined for a given minimized quality functional in the form of the minimum time required to transfer the UAV from a given initial to a given final position in space. A mathematical model of the movement of the UAV mass center in a given plane relative to the earth's surface is considered. A feature of the proposed technique is the solution of the problem of maximum speed (forced control) based on the consideration of the laws of kinematics of uniformly accelerated motion of a rigid body. For given characteristics of the maximum allowable speed and control acceleration of the UAV, the moments of switching of the control signal are analytically calculated, which can be implemented in the UAV autopilot. This allows, in contrast to classical methods for solving the problem of forced control, to get rid of the need to solve a two-point boundary value problem and consider additional transversality conditions. The computer simulation of the obtained analytical results in the form of processes of changing the control acceleration, as well as the UAV motion parameters, has shown the efficiency of the proposed technique and the prospects for its use at the initial stage of the synthesis of the UAV control system.Решается задача аналитического синтеза управляющего ускорения беспилотного летательного аппарата (БЛА) мультироторного типа применительно к легкому квадрокоптеру с высокой продолжительностью полета. Аналитически определяется оптимальное управление при заданном минимизируемом функционале качества в виде минимального времени, необходимого для перевода БЛА из заданного начального в заданное конечное положение в пространстве. Рассматривается математическая модель движения центра масс БЛА в заданной плоскости относительно земной поверхности. Особенностью предлагаемой методики является решение задачи максимального быстродействия (форсированного управления) на основе рассмотрения законов кинематики равноускоренного движения твердого тела. При заданных характеристиках максимально допустимых значений скорости и управляющего ускорения БЛА аналитически вычисляются моменты переключения управляющего сигнала, которые могут быть реализованы в автопилоте БЛА. Это позволяет в отличие от классических методов решения задачи форсированного управления избавиться от необходимости решения двухточечной краевой задачи и рассмотрения дополнительных условий трансверсальности. Проведенное компьютерное моделирование полученных аналитически результатов в виде процессов изменения управляющего ускорения, а также параметров движения БЛА показало работоспособность предлагаемой методики и перспективность ее использования на первоначальном этапе синтеза системы управления БЛА
К устойчивому дорожному хозяйству через производство негаресурсов
Get PDFThe paper deals with the actual problem of achieving sustainable development, through ensuring the sustainability of certain sectors of the national economy, in particular the road sector. The concept of “sustainable development” has been revealed and the steps to achieve it in the Republic of Belarus today have been assessed. In addition, an attempt has been made to substantiate the impact of the sustainability of the road sector, as an integral and connecting part of economic entities on the sustainable development of countries and regions. The influence of the road sector on the elements of sustainable development is considered and its further prospects are assessed. For this, it is proposed to consider the impact of road construction at various structural levels: mega-, meso-, macro- and micro-level, which affect all aspects of the road economy, such as design, construction, maintenance and repair, production of building materials and products. The possibility of implementing the concept of nega-resources in the road sector is considered. Nega-resources are understood as such potential resources that are formed as a result of improving the processes of handling the final product by rationalizing its consumption, as well as with initial resources by optimizing individual stages of the production and logistics cycles. A market for nega-resources could be created following the example of the existing market for emissions allowances under the Kyoto Protocol and the Paris Climate Agreement. The road sector today has many promising technologies, the use of which generates a larger amount of nega-resources. So taking into account nega-resources in the life cycle of transport facilities, as well as creating a system of material incentives based on nega-resources, will ensure the sustainability of road construction, and at the same time the sustainable development of the country and the region as a whole.В статье рассмотрена актуальная проблема достижения устойчивого развития через обеспечение устойчивости отдельных отраслей национальной экономики, в частности дорожного хозяйства. Раскрыто понятие «устойчивое развитие» и оценены шаги по его достижению в Республике Беларусь в настоящее время. Кроме того, предпринята попытка обосновать влияние устойчивости дорожного хозяйства как составной и связующей части субъектов экономики на устойчивое развитие стран и регионов. Рассмотрено влияние дорожного хозяйства на элементы устойчивого развития и оценены его дальнейшие перспективы. Для этого предложено рассматривать влияние дорожного строительства на различных структурных уровнях: мега-, мезо-, макро- и микроуровне, которые затрагивают все аспекты дорожного хозяйства, такие как проектирование, строительство, содержание и ремонт, производство строительных материалов и изделий. Рассмотрена возможность реализации концепции негаресурсов в дорожном хозяйстве. Под негаресурсами понимают потенциальные ресурсы, которые формируются в результате совершенствования процессов обращения с конечной продукцией за счет рационализации ее потребления, а также с исходными ресурсами за счет оптимизации отдельных стадий производственного и логистического циклов. Рынок негаресурсов может быть создан по примеру существующего рынка квот на выбросы в рамках Киотского протокола и Парижского соглашения по климату. В дорожном хозяйстве сегодня имеется множество перспективных технологий, при применении которых образуется большое количество негаресурсов. Так, учет негаресурсов в жизненном цикле транспортных сооружений, а также создание системы материального стимулирования на основе негаресурсов позволят обеспечить устойчивость дорожного строительства, а вместе с тем и устойчивое развитие страны и региона в целом
Динамические свойства алгоритма дистанционных измерений в цифровых органах сопротивления
Get PDFIn microprocessor-based distance protection of lines, digital resistance elements are used as measuring instruments for determining the components of the input resistance vector and their subsequent mathematical comparison with the boundaries of the selected response characteristics. The values of the resistance vector components are calculated from the voltages and currents measured at the installation site of the protection. The most common are algorithms for remote measurements of input resistance based on: two samples of instantaneous values of line voltage and current; line models; using orthogonal voltage components and current. In the resistance elements of modern microprocessor line protections for remote measurements, the last of the above algorithms is most widely used. Its dynamic properties are determined mainly by the implemented method of generating the orthogonal components of the input signals. In distance protection measuring device, non-recursive digital Fourier filters are predominantly used for this purpose. To improve the dynamic properties of the remote measurement algorithm based on them, it is proposed to correct additionally dynamic errors in transient modes. In the dynamic modeling environment MATLAB-Simulink-SimPowerSystems, digital model is implemented that allows for a comparative assessment of the dynamic properties of the proposed algorithm for remote measurements of input resistance based on the results of a computational experiment. The research results have shown that the proposed algorithm for remote measurements of input resistance has higher dynamic properties compared to the known ones.В микропроцессорных дистанционных защитах линий цифровые органы сопротивления используются в качестве измерительных для определения компонентов вектора входного сопротивления и последующего их математического сравнения с границами выбранных характеристик срабатывания. Значения компонентов вектора сопротивления вычисляются по измеренным в месте установки защиты напряжениям и токам. Наиболее распространенными являются алгоритмы дистанционных измерений входного сопротивления на основе: двух выборок мгновенных значений напряжения и тока линии; модели линии; использования ортогональных составляющих напряжения и тока. В органах сопротивления современных микропроцессорных защит линий для дистанционных измерений наиболее широко применяется последний из вышеназванных алгоритмов. Его динамические свойства определяются главным образом реализуемым методом формирования ортогональных составляющих входных сигналов. В измерительных органах дистанционных защит для этой цели преимущественно используются нерекурсивные цифровые фильтры Фурье. Для улучшения динамических свойств алгоритма дистанционных измерений на их основе предложено дополнительно осуществлять коррекцию динамических погрешностей в переходных режимах. В среде динамического моделирования MATLAB-Simulink-SimPowerSystems реализована цифровая модель, позволяющая осуществлять сравнительную оценку динамических свойств предложенного алгоритма дистанционных измерений входного сопротивления по результатам вычислительного эксперимента. Результаты исследований показали, что предложенный алгоритм дистанционных измерений входного сопротивления обладает более высокими динамическими свойствами по сравнению с известными
Технологические особенности выбора значений параметров режима дуговой сварки в защитной газовой смеси Ar + CO2
Get PDF Gas-shielded arc welding today occupies a leading position among the methods for producing permanent joints in industrial conditions. The emergence of new materials with complex alloying and hardening systems makes carbon dioxide, traditionally used as a protective medium, inefficient for use. One of the effective ways to solve these problems is to change the composition of the protective gas atmosphere, which allows you to significantly change the physical and metallurgical processes of melting the electrode wire and the forming the weld. At the same time, the transition to the use of protective gas mixtures based on argon is usually carried out without understanding the essence of the technology and possible problems associated with the specifics of penetration of the base metal, which can cause a number of serious problems. The present paper describes important regularities between technological characteristics of arc welding in a shielding gas mixture Ar + CO2 and welding mode parameters under conditions of deviation of their values from the most effective ones in order to ensure the stability of the processes of electrode metal transfer and the formation of the deposited weld metal bead. On the basis of experimental data, the most probable causes of the appearance of a dangerous and difficult-to-detect defect in the formation of a welded seam in the form of non-fusion between individual beads of the deposited metal and along the fusion line with the base metal of the welded parts have been established. The defect is common and can cause unpredictable failure of the welded joint without visible plastic deformation. Empirical dependences for determining values of the main parameters of the welding mode are proposed as well. Important regularities have been established that make it possible to increase the efficiency of arc welding technology in the environment of protective gas mixtures in the conditions of domestic production.Сварка в среде защитных газов на сегодняшний день занимает лидирующее положение среди способов получения неразъемных соединений в промышленных условиях. Появление новых материалов со сложными системами легирования и упрочнения делает углекислый газ, традиционно применяемый в качестве защитной среды, неэффективным для использования. Одним из эффективных способов решения указанных проблем является изменение состава защитной газовой атмосферы, что позволяет существенно изменить физико-металлургические процессы плавления электродной проволоки и формирования сварного шва. В то же время переход на использование защитных газовых смесей на основе аргона, как правило, осуществляется без понимания сущности технологии и возможных проблем, связанных со спецификой проплавления основного металла, что может вызвать появление ряда серьезных проблем. В статье установлены важные закономерности между технологическими характеристиками дуговой сварки в защитной газовой смеси Ar + CO2 и параметрами режима в условиях отклонения их значений от наиболее эффективных с точки зрения обеспечения стабильности переноса электродного металла и формирования валика наплавленного металла шва. На основании экспериментальных данных установлены наиболее вероятные причины появления опасного и трудновыявляемого методами неразрушающего контроля дефекта формирования сварного шва в виде несплавлений между отдельными валиками наплавленного металла и по линии сплавления с основным металлом свариваемых деталей. Дефект является распространенным и может вызывать непредсказуемое разрушение сварного соединения без видимых пластических деформаций. Предложены эмпирические зависимости определения значений основных параметров режима. Установлены важные закономерности, позволяющие повысить эффективность технологии дуговой сварки в среде защитных газовых смесей в условиях отечественного производства
Оптимизация параметров магистральных каналов в области гидравлически наивыгоднейших сечений
Get PDFThe main canals of reclamation systems, along with the best economic performance, must also meet the requirements for connecting the conductive network in the vertical plane and the technology for the construction of the channel. Although the channels of the hydraulically most advantageous profile are the most economical un terms of excavation volume, often turn out to be too deep and of small width along the bottom, which does not meet the specified requirements. All these factors can be taken into account by slightly reducing the water flow velocity u (compared to the velocity in the channel with the most hydraulically advantageous cross section uh.a.), which leads to a significant decrease in the channel depth and, accordingly, an increase in the width of the channel along the bottom. Such a decrease in velocity is economically justified (without a significant increase in the cross-sectional area) in the region of the most hydraulically advantageous sections, where the curve of the function h = f(u) sharply increases and asymptotically approaches the ordinate with the maximum possible velocity uh.a. This area can be approximately characterized by the values of the velocity u = (0.95–1.0)uh.a. For the convenience of calculation, the formula obtained earlier by the author for the channel depth of the hydraulically most advantageous profile has been converted to a simpler form. An analytical method is proposed for calculating the optimal parameters of the channel section, located in the area of the most hydraulically advantageous sections, which is characterized by the optimization coefficient Kopt = u/uh.a, varying within Kopt. = 0.95–1.0. In this area, the cross section of the channel differs slightly from the most hydraulically advantageous profile, and, at the same time, satisfies the requirements for conjugation of the conductive network in the vertical plane and the conditions of work. The proposed calculation method is less laborious and is applicable in a wide range of changes pertaining to exponent y in the formula of N. N. Pavlovsky to determine the Chezy’s coefficient. The calculation according to the proposed method is performed based on the use of dependencies to determine the characteristics of the most hydraulically advantageous section and the formulas of channel hydraulics (with a slight gradual decrease in the water flow rate u). Formulas are obtained for determining the depth and width of the channel along the bottom at various values of velocity.Магистральные каналы мелиоративных систем, наряду с наилучшими экономическими показателями, должны также соответствовать требованиям сопряжения проводящей сети в вертикальной плоскости и технологии производства работ по сооружению русла. Каналы гидравлически наивыгоднейшего профиля, хотя и являются самыми экономичными по объему земляной выемки, часто получаются слишком глубокими и небольшой ширины по дну, что не удовлетворяет указанным требованиям. Учесть все эти факторы можно, незначительно снижая скорость течения воды u (по сравнению со скоростью в русле с гидравлически наивыгоднейшим сечением uг.н), что приводит к существенному уменьшению глубины русла и соответственно увеличению его ширины по дну. Такое снижение скорости экономически оправдано (без существенного увеличения площади сечения) в области гидравлически наивыгоднейших сечений, где кривая функции h = f(u) резко возрастает и асимптотически приближается к ординате с максимально возможной скоростью uг.н. Эту область можно приближенно охарактеризовать значениями скорости u = (0,95–1,0)uг.н. Для удобства расчета полученная ранее автором формула для глубины канала гидравлически наивыгоднейшего профиля преобразована к более простому виду. Предложена аналитическая методика расчета оптимальных параметров сечения русла, находящихся в области гидравлически наивыгоднейших сечений, которая характеризуется коэффициентом оптимизации Kопт = u/uг.н, изменяющимся в пределах Kопт = 0,95–1,0. В этой области сечение русла незначительно отличается от гидравлически наивыгоднейшего профиля и при этом удовлетворяет требованиям сопряжения проводящей сети в вертикальной плоскости и условиям производства работ. Предложенный метод расчета менее трудоемкий и применим в широком диапазоне изменения показателя степени y в формуле Н. Н. Павловского для определения коэффициента Шези. Расчет по предлагаемой методике выполняют на основе использования зависимостей для определения характеристик гидравлически наивыгоднейшего сечения и формул русловой гидравлики (при незначительном поэтапном снижении скорости течения воды u). Получены формулы для определения глубины и ширины русла по дну при различных значениях скорости.
Особенности нелинейного расчета изгибаемых стержней, частично опертых на упругое основание
Get PDFThe paper investigates the results of solving spatial contact problems on the free support of bending rods (hereinafter referred to as beams) on elastic quarter-space and octant of space. The objectives of the study include determining the stress state of contact pads, obtaining a picture of the distribution of contact stresses over them, and studying the features that arise when solving these contact problems. The main solution method is the method of B. N. Zhemochkin, based on the discretization of contact areas by replacing a continuous contact with a point one. This approach allows us to reduce the contact problem to the calculation of a statically indeterminate system using well-developed methods of structural mechanics. The mathematical model of the contact problems to be solved is built on the assumption of linear elastic (geometric and physical linearity) work of both the bending element and the elastic foundation. Since in the process of deformation the end sections of the beam element can break away from the support areas, the contact problems to be solved belong to the group of contact problems with a previously unknown contact area. The design schemes of such problems are constructively nonlinear, and their calculation is carried out by iterative methods. Based on the results of solving the considered contact problems, it has been found that with a geometrically symmetrical support of the beam element on the left and right on elastic quarter-spaces (space octants) with equal support areas, but different mechanical characteristics, as well as symmetrical loading, the values of support reactions, considering them as resultants of contact stresses on the left and right contact pads, and the coordinates of the points of their application are not equal to each other. The solution of the contact problem leads to a similar result in the case of a bending beam element resting on the elastic quarter-space on one side, and on the edge of the space octant on the other. In addition, a constant torque appears along the entire length of the beam element, indicating that the beam element is in a torsional transverse bending condition.Исследуются результаты решения пространственных контактных задач о свободном опирании изгибаемых стержней (далее – балок) на упругие четвертьпространство и октант пространства. В задачи исследования входят: определение напряженного состояния контактных площадок, получение картины распределения по ним контактных напряжений и изучение особенностей, возникающих при решении данных контактных задач. Основной метод решения – метод Б. Н. Жемочкина, основанный на дискретизации контактных областей путем замены непрерывного контакта точечным. Такой подход позволяет свести контактную задачу к расчету статически неопределимой системы хорошо разработанными методами строительной механики. Математическая модель решаемых контактных задач строится в предположении линейно-упругой (геометрическая и физическая линейность) работы как изгибаемого элемента, так и упругого основания. Поскольку в процессе деформирования концевые участки балки могут оторваться от опорных площадок, решаемые контактные задачи относятся к группе контактных задач с заранее неизвестной областью контакта. Расчетные схемы таких задач являются конструктивно нелинейными, и их расчет ведется итерационными методами. По результатам решения рассматриваемых контактных задач обнаружено, что при геометрически симметричном опирании балки слева и справа на упругие четвертьпространства (октанты пространства) с равными опорными площадками, но различными механическими характеристиками, а также симметричном загружении значения опорных реакций, рассматривая их как равнодействующие контактных напряжений на левой и правой контактной площадке, и координаты точек их приложения не равны между собой. К подобному результату приводит и решение контактной задачи в случае опирания балки с одной стороны на упругое четвертьпространство, а с другой – на край октанта пространства. К тому же по всей длине балки появляется постоянный крутящий момент, свидетельствующий о том, что балка находится в условиях поперечного изгиба с кручением